Celkové obsahy a speciace arsenu a selenu v rostlinách rostoucích na půdách s různými fyzikálně-chemickými vlastnostmi.

Ing. Jana Tremlová

Doctoral thesis

Total contents and speciation of arsenic and selenium in plants growing in soils with different physico-chemical properties

Abstract:

Disertační práce se zabývá příjmem, akumulací a přeměnou arsenu a selenu rostlinami rostoucích na půdách s odlišnými chemicko-fyzikálními vlastnostmi. Obsahy arsenu byly zkoumány v 99 volně rostoucích rostlinných druzích, pocházejících z 27 různých čeledí a 6 různých druzích zeleniny rostoucích na půdách kontaminovaných arsenem. Výsledky naznačují, že existují druhově specifické mechanismy, které některé rostliny chrání od nadměrného příjmu arsenu z půdy. Na druhou stranu se vyskytovaly i rostliny využívající strategii akumulace arsenu, které teoreticky mohou zvyšovat riziko vstupu arsenu do potravního řetězce, ať už skrze pasoucí se skot a volně žijící divokou zvěř nebo přímou konzumací v případě konzumace zelenin rostoucích na arsenem kontaminovaných půdách. Nejvíce zastoupenými sloučeninami arsenu pak byly AsV a AsIII. V daleko menší míře se pak v rostlinách nacházejí ostatní běžně se vyskytující sloučeniny arsenu. Významným zjištěním pak byl výskyt arsenobetainu v Plantago lanceolata L. a Carex praecox Schreb.. Obsahy selenu byly zkoumány v 73 druzích volně rostoucích rostlin pocházejících z 29 různých čeledí. Výsledky naznačují, že přirozeně nízké obsahy selenu v půdách vybraných lokalit spolu s nízkou schopností příjmu selenu zkoumanými druhy rostlin, vedou k nízkému obsahu selenu v biomase rostlin nezávisle na lokalitě, což může ve volné přírodě přispívat k deficientu selenu napříč celým potravním řetězcem. Foliární aplikace selenanu na volně rostoucí rostlinná společenstva, ale např. i k obohacení některých druhů zelenin, v našem případě Brasicca oleracea var. italica může mít kladný vliv na zvýšení obsahu selenu v nadzemní biomase těchto rostlin a tím potažmo zvyšovat obsah selenu ve stravě člověka. Nejvíce zastoupenými sloučeninami selenu v nadzemní biomase analyzovaných rostlin byly SeVI a selenomethionin, s proměnlivým zastoupením dalších běžně se vyskytujících organických sloučenin Se, které bylo ovlivněno zejména rostlinným druhem.

Abstract:

This dissertation thesis deals with uptake, accumulation and transformation of arsenic and selenium in plants growing on soils with different chemico-physical soil properties. The contents of arsenic were investigated in 99 wild plant species, coming from 27 different families and 6 different vegetables growing in arsenic contaminated soils. The results suggest that there are species-specific mechanisms which protects certain plants from the excessive uptake of arsenic from the soil. On the other hand, there are plants using a strategy of accumulation, which theoretically may increase the risk of arsenic entry into the food chain, whether through grazing cattle and wildlife or through consumption of vegetables growing on arsenic contaminated soils. The most prevalent arsenic compounds are AsV and AsIII. Other arsenic compounds occure as minor species. An important finding was detection of arsenobetaine in Plantago lanceolata L. and Carex praecox Schreb .. The contents of selenium were examined in 73 species of wild plants, coming from 29 different families. The results suggest that naturally low levels of selenium in the soil of selected locations along with a low capability of selenium uptake via collected plant species lead to the low content of selenium in plant biomass which may contribute to selenium deficient throughout the food chain. Foliar application of selenate on wild plant communities and on some types of vegetables in our case Brassica oleracea var. italica can have a positive impact on increasing the selenium content in the aboveground biomass of these plants and by extension, increase the selenium content in the human diet. Dominant selenium compounds in the aboveground biomass of the analyzed plants were SeVI and selenomethionine, with variable proportion of other commonly occurring organic selenium compounds, which is mainly affected by plant species.

Keywords

arsen, selen, rostliny, speciace

Keywords

arsenic, selenium, plant, speciation

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 10. 10. 2016

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Jiřina Száková, CSc.
• Reader: Jan Vymazal, CSc., prof. Ing., Petr Drahota, externi, Jan Šíma, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Doctoral programme / field:
Agricultural Specialization / Exploitation and Conservation of Natural Resources